[發明專利]一種適用于坦克動力艙裝配的六自由度并聯調姿機構逆解方法

在審

• 申請號: 201810374057.6
• 申請日: 2018-04-24
• 公開（公告）號: CN108613677A
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 錢榮盛;黨海平;方平進;羅海江;鄔晨昊
• 申請（專利權）人: 常州固高智能控制技術有限公司
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 劉松

1.一種適用于坦克動力艙裝配的六自由度并聯調姿機構逆解方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：建立六自由度并聯調姿平臺，六自由度并聯調姿平臺為矩形調姿平臺，其設有第一工藝球(5)、第二工藝球(6)、第三工藝球(7)、第四工藝球(8)、動平臺(9)、底部平臺、第一定位器(1)、第二定位器(2)、第三定位器(3)和第四定位器(4)，第一定位器(1)、第二定位器(2)、第三定位器(3)和第四定位器(4)均設在底部平臺上；第一工藝球(5)、第二工藝球(6)、第三工藝球(7)和第四工藝球(8)分別設在第一定位器(1)、第二定位器(2)、第三定位器(3)和第四定位器(4)的上方；

步驟2：建立六自由度并聯調姿平臺的數學模型，在數學模型中設定端點A1代表第一定位器(1)，端點A2代表第二定位器(2)，端點A3代表第三定位器(3)，端點A4代表第四定位器(4)，端點B1代表第一工藝球(5)、端點B2代表第二工藝球(6)、端點B3代表第三工藝球(7)、端點B4代表第四工藝球(8)，以端點A1、端點A2、端點A3和端點A4為頂點建立四邊形A1A2A3A4，在底部平臺設立笛卡爾坐標系O{X，Y，Z}，O{X，Y，Z}的原點位于四邊形A1A2A3A4的中心點上，O{X，Y，Z}的X軸正方向定義為沿端點A1指向端點A2的方向，O{X，Y，Z}的Z軸正向垂直于底座平面；

以端點B1、端點B2、端點B3和端點B4為頂點建立四邊形B1B2B3B4，建立調姿系統機構坐標系P{x,y,z}，P{x,y,z}的原點位于四邊形B1B2B3B4的中心點上，P{x,y,z}的x軸正向定義為沿端點B1指向端點B2的方向，P{x,y,z}的z軸正向垂直于四邊形B1B2B3B4所在平面；

步驟3：通過以下公式計算出工藝球的球絞點在底部笛卡爾坐標系O{X，Y，Z}中的矢量di：

其中為坐標系P{x,y,z}相對于坐標系O{X，Y，Z}的旋轉變換矩陣，的求解公式如下：

其中：坦克動力艙裝配調姿平臺在α，β，γ為在坐標系P{x,y,z}中圍繞x,y,z軸的旋轉角度；

步驟4：第一工藝球(5)、第二工藝球(6)、第三工藝球(7)和第四工藝球(8)相對于第一定位器(1)、第二定位器(2)、第三定位器(3)和第四定位器(4)的距離分別為d1,d2,d3,d4，其d1,d2,d3,d4為根據六自由度并聯調姿平臺的大小尺寸獲得的已知量，端點A1～A4與B1～B4的坐標，在逆運算的實際工程中均為已知量；

在初始狀態下向量a_i與向量b_i均可以很容易得到，對應第一定位器(1)、第二定位器(2)、第三定位器(3)和第四定位器(4)的向量a₁～a₄與向量b₁～b₄均可作為已知條件，P向量[P_x P_y P_z]為坦克動力艙裝配調姿平臺的位置坐標；

步驟5：根據一下公式計算各個定位器軸向驅動位移：

l_i,j＝d_ie_j,i＝1,2,3,4,j＝1,2,3；其中j表示定位器的第j個驅動軸，i表示第i個定位器，即第一定位器(1)、第二定位器(2)、第三定位器(3)和第四定位器(4)中的任意一個，e_j為定位器各驅動的單位方向矢量，e_j的取值為以下公式計算得出：

e_x＝[1,0,0]^T,e_y＝[0,1,0]^T,e_z＝[0,0,1]^T；其中T為矩陣的轉置；

步驟6：分別計算出第一定位器(1)、第二定位器(2)、第三定位器(3)和第四定位器(4)在X,Y,Z軸上的運動情況：

第一定位器(1)在x,y,z方向上的運動位移為

第二定位器(2)在x,y,z方向上的運動位移為

第三定位器(3)在x,y,z方向上的運動位移為

第四定位器(4)在x,y,z方向上的運動位移為

步驟7：根據步驟2到步驟6的結論得出底部平臺上的第一定位器(1)、第二定位器(2)、第三定位器(3)和第四定位器(4)分別在空間坐標系中x，y，z三個方向上的理論軸向位移。

2.如權利要求1所述的一種適用于坦克動力艙裝配的六自由度并聯調姿機構逆解方法，其特征在于：所述位姿表示為所述動平臺(9)的位置和姿態，姿態通過圍繞所述坐標系P{x,y,z}的x,y,z軸的轉動所表示。